Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
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L'invention a trait à un procede et à un dispositif
permettant de realiser l'épuration de melanges gazeux par un
liquide.
L'invention apporte une solution au problème
technlque qui sc pose chaque fois quc l'on doit absorbcr
un compose gazeux soluble dans un liquide, par exemple
l'anhydride sulfureux, les composes fluores comme l'acide
fluorhydrique, le tetrafluorure de silicium, elle est par-
ticulièrement adaptée aux traitements de mélanges gazeux
chargés de vésicules, par exemple de P205, aux absorptions
accompagnées d'une reaction chimique, ou encore à celles
qui necessitent moins d'un plateau theorique.
On définit un plateau théorique (cf." Les procédés !
de rectification dans l'industrie chimique" , par A Paris,
éd. Dunod) ou, d'une façon plus générale, un element d'e-
change parfait lorsque les fluides qui le quittent sont en
equilibre thermodynamique.
Le problème de l'absorption est resolu d'une
manière generale à l'aide de colonnes à plateaux, ou encore
20 de colonnes a garnissage; mais quand l'absorption s'accom- -
pagne de reaction et est susceptible de produire des encras- ;
sements et necessitant moins d'un plateau theorique, on
prefère les colonnes vides. Dans les colonnes vides du
type à simple contre-courant, l'absorption est souvent
insuffisante pour la taille des appareils; on connait aussi ;
les colonnes cycloniques et l'invention appartient a ce type
d'appareil, o~ le mouvement cyclonique des gaz est produit
par l'introduction tangentielle dans une colonne cylindrique
et la sortie des gaz epurés est réalisée de façon soit -
axiale, soit tangentielle.
Dans les appareils de ce type existants, le courant
gazeux est arrosé par une pulvérisation de liquide. On sait -
;X~ - ~,
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que pour que llabsorption soit efficace, la dispersion doit
être la plus élevee possible, c'est ce qui est realise
dans un type d'appareil, par des pul~erisateurs de type
plat. Les gouttelettes~
... . .. , . . _ . _ _ ..
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sont alors très fines et l'absorption efficace, cependant le~
vitesses de gaz adoptées et la finesse des gouttelettes sont
la source d'entrainements vésiculaires importan~, qui doivent
être ~liminés dans un appareil ~upplémentaire. Dans un autre
type connu de laveur cyclonique, des jets plats disposés
horizontalement et aliment~s en liquide SOU5 une pression élevée,
réalisent une excellente dispersion, Cependant dans les
appareils connuq, l'importance des vésicules entrainées va de
pair avec la qualité de la disperaion, donc de l'absorption, et
il faut souvent deux appareils pour répondre aux deux exigences
, contradictoires et obtenir un r~sultat acceptable.
Le but de l'invention est de réaliser dans un seul
appareil, l'absorption de gaz contenant des composés solubles,
et de fournir un gaz épuré et ne contenant pas de vésicules
ni de poussières.
L'invention propose donc un procédé permettant '
d'atteindre ce but ainsi qu'un dispositif permettant de mettre ,
en oeuvre ce procédé, ce dispositif étant du type colonne de ~
lavage à courant de gaz cyclonique et lavage par pulvérisation. '
Selon l'invention, on réalise dans une première zone
de lavage, la combinaison d'un courant cyclonique de gaz et
d'une pulvérisation verticale de haut en bas. A la suite, on
réalise dans une deuxi~me zone vide ou zone de dévésiculage,
la combinaison du courant gazeux cyclonique et des paroi~ de
la colonne de manière à arrêter les vésicules sous forme c;'une
pellicule liquide. La deuxi~me zone, vide de la colonne ou zone
de dévésiculage est complétée en outre par un anneau plat`fix~ ,'
par son bord externe à la paroi de la colonne et ~olidaire d'un
corps vertical de manière ~ arreter sur les parois la pellicule
liquide entrainée,.
Dans un premier mode de mise en oeuvre, on réaliqe
la pulvérisation verticale au moyen de pulv~riAateur ~ c~ne plein.
Dans un deuxième mode de mi~e en oeuvre, on r~alise
-2-
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,
la pulv~risation verticale au moyen de pulvérisateurs plats.
On peut encoxe réaliser la pulvérisation verticale
par tout moyen ~quivalent, permettant au jet d'occuper toute
la ~ection de zone de lavage de la colonne.
Le courant gazeux cyclonique quittant la zone de
lavage parcourt un espace libre de la colonne dan~ lequel les
particules liquides en suspen~ion sont plaquées sur les parois,
arrêtées par la couronne et réunies aux liquides que l'on
recueille en bas de la colonne.
Le liquide recueilli en bas de la colonne est dans
:.
un mode gén~ral d'application, évacué en totalité.
Dans un mode préfér~ de réalisation en continu, on
recycle le liquide et on en évacue une partie que l'on
remplace par un débit équivalent de liquide d'appoint. La
colonne d'absorption permet alors d'âtre au plus ~uivalente
un plateau théorique.
On règle la pression du liquide d'arrosage en fonction
notamment, de ses propriétés physiques, de la vitesse du gaz
à traiter, de sa composition, de pressions partielleq de ses
composants, de la taille des gouttelettes à obtenir. La pression
du liquide d'arrosage étant fixée, on d~termine la hauteur libre
au-dessus de la zone de lavage nécessaire au d~vésiculage.
Il est avantageux de réaliser la pulvérisation en
disposant les pulvérisateurs dans au moins une section horizon-
tale de la colonne.
On préf~re, dans le cas où l~s pulvérisateurs sont
répartis entre plusieurs sections horizontales, r~gler de~
manière indépendante la pres~ion des pulvérisateurs de~ dif~é-
rentes sections.
On choisitgén~ralement dans l'application du procédé
des pressions comprises entre 0,1 et 3 bars.
Dans une forme de l'invention~ on dispose à la suite
-3-
l~Q2~
deux ou plus des appareils de l'invention, le courant
cyclonique de gaz quittant une col~nne entre dans la colonne
suivante et on recueille separement les liquides en bas de
chaque colonne. On prefère notamment superposer deux ou plus
des appareils de l'invention.
Dans ce mode préfere de realisation, on relie entre
eux deux appareils de l'invention au moyen d'un element d'ob-
turation qui arrete le liquide et laisse passer le courant
gazeux en conservant son mouvement cyclonique.
L'invention sera mieux comprise a l'aide de la
description ci-apres d'un mode prefere de realisation du
dispositif ainsi que son fonctionnement, en reférence aux
dessins, donne a titre d'exemple nullement limitatif. Dans
ces dessins:
- la figure 1 represente de façon schematique une ;-
vue en coupe d'un dispositif selon l'invention;
- la figure 2 est une coupe du dispositif ci-dessus,
selon le plan AA;
- la figure 3 represente en coupe verticale un mode
prefere de realisation de l'entree des gaz;
- la figure 4 est une coupe horizontale du conduit
d'entree des gaz de la figure 3, selon le plan BB;
- la figure 5 représente un coupe verticale un
mode prefere de realisation de la sortie des gaz epures,
- la figure 6 est une coupe horizontale du conduit
de sortie des gaz de la figure 5, selon le plan CC; et
- les figures 7 et 8 representent un autre mode
prefere de realisation de sortie des gaz epures, comportant
un element d'obturation 18 vu, figure 7, depuis la direction
D, indiquee figure 8, la paroi`de la colonne supposee enlevee;
la figure 8 est une vue depuis la direction perpendiculaire `~
a D.
-- . .
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On a represente figure 1 une vue en coupe d'une
colonne cylindrique verticale 1 munie d'un conduit pour
l'entree des gaz 2, les ga~ entrent tangentiellement en 2
dans la zone 3 où ils acquièrent un mouvement cyclonique,
ils parcourent d'abord la zone de lavage 4, puis la zone
vide 5 et sont évacues par la sortie 7O Les liquides son~ '
recucillis à la base 6 de la colonnc.
On a represente en 8,et 9 deux sections de la zone ~'
de lavage qui sont equipees chacune d'une serie de pulveri~
10 sateurs. On repartit ces pulverisateurs de preférence d'~une ~ '
manière symetrique de manière à couvrir tout le volume de la ~,
zone de lavage.
La presslon de liquide peut être reglée de manière '~
independante dans chaque section de la zone de lavage. On ',
choisit la pression de liquide pulverise de manière a realiser ,~
le degre de dispersion desire et a offrir une grande surface
specifique a llabsorption, ou à la reaction, à eviter les ,'
entraînements et à ne pas detruire le courant cyclonique. -
Le courant gazeux venant de la zone de lavage 4 ,'~-
20 parcourt la zone 5; les gaz debarrasses des composes solu- ,,';;
bles peuvent contenir en suspension des vesicules de liquide.
Par le mouvement cyclonique les vesicules sont plaquees sur
les parois verticales du cylindre ou elles sont reunies en ~ ~;
formant une pellicule liquide. , '
On voit en 10 un dispositif en ~orme de couronne
qui realise un moyen d 7 empêcher l'entralnement de la pelli-
cule liquide jusqu'~ la sortie des gaz. ~'
Les moyens permettant l'entree des gaz dans la ~';
. .
colonne sont constitues par un conduit; dans un mode a~anta- "
geux de realisation on choisit'un conduit de section restan-
gulaire que l'on place tangentiellement à la colonne. On
dispose preferentiellement a l intersection de la partie
:`
- 5 -
supérieure du conduit avec la paroi de la colonne, une partie
plate cintree visible en 11 sur :La flgure 2, qui est une
coupe de la colonne 1 selon le p:Lan AA. La partie 11 a
pour fonction de proteger le courant gazeux du liquide qui
ruisselle sur lcs parois.
Le courant gazeux cyclonique caracteristique de
l'invention remplit la totalite du volume de la colonne.
Afin de rendre sa-repartition encore plus efficace, on met
en oeuvre de preference le mode de realisation de l'entree
des gaz qui est représentée figure 3 en coupe verticale et
figure 4 en coupe horizontale selon le plan BB. Les gaz
arrivant en 2 penêtrent dans une tube cylindrique vertical
12 relie en bas et en haut aux parois de la colonne et muni
d'une serie d'ouvertures representees en 13, de maniere à
diviser le courant gazeux qui y passe. ~u-dessus de la
surface de raccordement superieure se trouve un reservoir
annulaire 14 munie d'un dispositif, non représente, de sortie
du liquide recueilli.
La coupe suivant le plan BB, represente figure 4,
permet de voir la disposition du tube 12.
La base de la colonne representee schematiquement
en 6 figure 1, permet de recueillir les liquides. Elle peut
. . I
être realisee de différentes formes, connues et non repre- ;~
sentees. Elle peut par exemple être construite de forme
conique avec sortie axiale du liquide. Elle peut, selon
un mode avantageux de realisation, être de la forme cylin-
drique figurée en 6 figure 1.
Le liquide recueilli dans la partie 6 formant
réservoir est maintenu a niveau constant par tout moyen
connu et non représenté tel que trop-plein, ou encore dis-
positif de régulation.
Il est avantageux de munir la partie reservoir
:~:
`,
~2~9~i
6 d'un dispositif antivortex qui peut revêtir différentes
formes, par exemple plats, croix ou sommier en trame carrée.
Un dispositif en forme de croix est représente en 15, figure
2, à titre d'exemple.
Les gaz épurés sont évacués a la partle supérieure
de la colonne. Le dispositif de sortie des yaz 7 peut être
realise de differentes formes. On a represente figure 1, a
titre d'exemple un dispositif de sortie exiale 16 en haut
de la colonne.
On voit figure 5 en coupe verticale une variante de -
dispositif de sortie des gaz 7, dispositif realise par un
conduit de section rectangulaire 17 monte tangentiellement.
on voit figure 6 une coupe de cette variante selon
le plan horizontal CC. On peut voir le conduit 17 de sortie
tangentielle dont la partie inferieure placee dans le plan
CC pénêtre dans la colonne au-dela de la couronne 10.
Une deuxieme variante avantageuse du mode de
realisation de sortie des gaz est decrite ci-apres en refe-
rence aux figures 7 et 8. Dans ce mode de realisation, un
:,~
element 18 obture completement la colonne au passage des
liquides et ne laisse passer que les gaz en maintenant leur
mouvement cyclonique à la sortie. Cet element d'obturation
est mis en oeuvre lorsqu'on dirige les gaz epures vers une
deuxieme colonne de lavage disposee axialement au-dessus
de la premiere ou encore vers un fut vide, ou encore vers
une cheminee verticale.
Un element d'obturation 18 est vu figure 7 depuis -
la direction D, indiquee figure 8, la paroi de la colonne
supposee enlevee. Les gaz s'echappent en 7. On voit figure
8 une vue depuis la direction perpendiculaire a D, du même
element 18, qu:i est represente ici muni d'un element de
sortie 19 permettant l'évacuation du liquide de ruissellement,
,
:
9~i
avec un dispositif antivortex 20.
Dans tous les cas, le dispositif peut être muni
eventuellement d'un type connu permettant de réaliser un
devesiculage supplemen~aire.
Le dispositif de l'invention dans l'une ou l'autre ;
de ses variantes permet un lavage très pousse des gaz,
aucun compose soluble n'etant rejete à l'atmosphere, il
realise aussi le devesiculage et le dépoussierage dans le
même appareil, de sorte qu'il permet de respecter les normes
relatives a la pollution. L'appareil est moins volumineux
que les appareils connus qui traitent un volume comparable
de melanges gazeux.
Un autre avantage dans le cas o~ on realise une
absorption avec reaction chimique, est que le courant cyclo-
nique empêche tous les depots sur les parois.
L'appareil de l'invention peut s'appliquer à
l'absorption, au devesiculage et au dépoussierage de tous
composés gazeux solubles présents dans un mélange gazeux,
et plus particulierement, dans le traitement des melanges
gazeux provenant par exemple de la calcination des tripoly-
phosphates, de la fabrication des engrais, de l'assainisse-
ment des cuves d'attaque phosphorique ou des appareils de
concentration d'acide phophorique ou encore de la defluora- ~
tion des gaz des ateliers de fabrication de ~luosilicates. `-~ -
Exemple: dans la colonne du type representé figure 1, on
traite un melange gazeux provenant d'une fabrication de
tripolyphosphate de soude. Ce melange gazeux qui contient
pour 141.6~8 kg/h, 36 kg d'acide fluorhydrique et 5.033 kg
de melange CO2 et SO2, est traité par la pulvérisation en
deux nappes d'arrosage de 160 m3/h d'une solution de soude
contenant 72 kg de soude, NaOH, qui est recyclee et main-
tenue a un pH cle 6,7 a une température de 80C.
.. :
~ ~ 8 - ~
,,~,
.. . . . . . . . ...... . . .
Z~916
Les gaz sortant par une cheminee axiale contiennent
moins de 10 mg de F/N m3, avec une perte de charge de 100 mm -~
de colonne d'eau. On ne note pas d'incrustations.
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